问题 解答题
给定抛物线C:y2=4x,F是C的焦点,过点F的直线l与C相交于A、B两点.
(Ⅰ)设l的斜率为1,求
OA
OB
夹角的大小;
(Ⅱ)设
FB
=λ
AF
,若λ∈[4,9],求l在y轴上截距的变化范围.
答案

(I)C的焦点为F(1,0),直线l的斜率为1,所以l的方程为y=x-1.

将y=x-1代入方程y2=4x,并整理得x2-6x+1=0.

设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=6,x1x2=1,

OA
OB
=(x1,y1)•(x2,y2)=x1x2+y1y2=2x1x2-(x1+x2)+1=-3.|
OA
|•|
OB
|=
x21
+
y21
x22
+
y22
=
x1x2[x1x2+4(x1+x2)+16]
=
41

cos<

OA
OB
>=
OA
OB
|
OA
|•|
OB
|
=-
3
41
41
.

所以

OA
OB
夹角的大小为π-arccos
3
41
41

(II)由题设知

FB
AF
得:(x2-1,y2)=λ(1-x1,-y1),即
x2-1=λ(1-x1)(1)
y2=-λy1(2)

由(2)得y222y12,∵y12=4x1,y22=4x2,∴x22x1(3)

联立(1)(3)解得x2=λ.依题意有λ>0.

∴B(λ,2

λ
)或B(λ,-2
λ
),又F(1,0),

得直线l的方程为(λ-1)y=2

λ
(x-1)或(λ-1)y=-2
λ
(x-1)

当λ∈[4,9]时,l在y轴上的截距为

2
λ
λ-1
或-
2
λ
λ-1

2
λ
λ-1
=
2
λ
+1
+
2
λ-1
,可知
2
λ
λ-1
在[4,9]上是递减的,

3
4
2
λ
λ-1
4
3
,-
4
3
-
2
λ
λ-1
≤-
3
4

直线l在y轴上截距的变化范围是[-

4
3
,-
3
4
]∪[
3
4
4
3
].

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